数值计算方法-第二版

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页数:301
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出版时间:2009-1
价格:28.00元
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isbn号码:9787563627103
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  • 数值计算
  • 数值分析
  • 科学计算
  • 算法
  • 高等数学
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具体描述

《高等学校教材•中国石油大学(华东)规划教材:数值计算方法(第2版)》数值计算的主要方法,主要有非线性方程、线性方程组、多项式插值与函数、数值积分与数值微分等多种数值计算方法,解析详细有利于读者学习和参考,是一本数值计算方法全面的数学读本。

好的,以下是一份关于一本不同于《数值计算方法-第二版》的图书的详细简介,内容聚焦于该书本身,不提及您提供的书名或任何AI生成相关的词汇。 --- 《高级算法设计与分析:复杂性与实践》 深入探索现代计算的基石 内容提要: 本书旨在为计算机科学、软件工程以及相关领域的学生、研究人员和专业人士提供一个全面而深入的视角,聚焦于现代高级算法的设计、严谨分析和实际应用。不同于侧重于数值逼近和连续函数处理的数学计算类书籍,本书的焦点完全落在离散数学结构上的高效信息处理技术。 全书分为六个主要部分,层层递进,从基础理论框架构建到尖端优化策略的探讨。我们致力于揭示算法效率的本质,解析经典与现代算法背后的数学原理,并指导读者如何运用这些知识来解决现实世界中具有挑战性的计算难题。 第一部分:算法基础与复杂度理论的深化 本部分首先巩固了读者对算法分析的基本工具的掌握,包括渐近分析、最坏/平均情况分析的精确界定。随后,我们将深入探讨计算复杂性理论的核心概念。重点关注P类、NP类问题,以及NP-完全性的判定标准(如Karp归约)。我们详细阐述了可归约性的数学框架,并讨论了当前计算理论中关于P与NP关系的主要未解决问题及其对实际工程的启示。本章特别强调了如何利用结构化的归约技术来证明特定问题的计算难度,为后续章节中设计高效算法奠定理论基础。 第二部分:图论算法的精炼与扩展 图算法是现代离散优化和网络科学的基石。本部分超越了基础的最短路径(Dijkstra, Bellman-Ford)和最小生成树(Prim, Kruskal)算法的常规介绍。我们重点分析了复杂网络结构下的算法性能,如处理大规模稀疏图和稠密图时的内存和时间优化策略。深入探讨了最大流/最小割理论(Ford-Fulkerson方法的改进、Dinic算法),并将其应用于匹配问题(如二分图匹配与通用图匹配)。此外,我们还详细解析了连通性算法(如Tarjan的强连通分量算法)和图着色问题的近似算法设计。 第三部分:数据结构的高效构建与应用 高效的算法离不开支撑它们的数据结构。本部分专注于那些能够支持复杂操作的高级数据结构。我们详细分析了平衡搜索树(AVL树、红黑树的内部机制及其在特定场景下的适用性),跳跃列表(Skip Lists)的随机化优势,以及B树/B+树在外部存储系统中的关键作用。对于处理动态集合操作,我们引入了斐波那契堆(Fibonacci Heaps)及其在实现某些图算法时的渐近优势。最后,本部分探讨了通用散列函数的设计原则、冲突解决策略,并引入了布隆过滤器(Bloom Filters)和Cuckoo Hashing等现代技术。 第四部分:组合优化与近似算法 许多实际问题,如旅行商问题(TSP)、背包问题和调度问题,本质上是NP-难的。本部分旨在装备读者处理这些问题的实用工具。我们详尽阐述了整数线性规划(ILP)的建模基础,并介绍了分支定界(Branch and Bound)和分支切割(Branch and Cut)方法的原理。更侧重于设计可接受的近似解。读者将学习到如何构建具有可证明性能保证的近似算法,例如利用贪婪策略、局部搜索、以及对偶提升技术来获得高质量的解,并严格分析这些解的近似比。 第五部分:随机化算法与概率分析 随机性在算法设计中扮演着越来越重要的角色。本部分系统地介绍了随机化算法的类别:蒙特卡洛算法(Monte Carlo)和拉斯维加斯算法(Las Vegas)。通过具体的例子,如Karger的最小割算法、随机化快速排序,我们展示了如何利用概率来简化设计或提高平均性能。概率分析工具箱被全面铺开,包括期望值的线性性质、马尔可夫不等式和切比雪夫不等式在算法分析中的应用,帮助读者量化随机过程带来的不确定性。 第六部分:并行与分布式算法设计原则 随着多核处理器和大规模集群的普及,算法设计必须考虑并行性。本部分关注如何将串行算法转化为高效的并行形式。我们介绍了PRAM模型,并探讨了在共享内存和消息传递模型下的同步与异步设计范式。重点分析了并行排序、矩阵乘法以及在分布式图处理中遇到的挑战,如数据划分、负载均衡和通信开销的最小化策略。这部分内容强调了性能指标不再仅仅是时间复杂度,更包括扩展性和通信效率。 本书特色: 严谨的数学证明: 每一项关键算法的正确性、效率和局限性均辅以清晰、严谨的数学论证。 实践导向的案例分析: 提供了丰富的、源自真实工程问题的案例,展示了理论如何转化为高效的软件实现。 算法设计范式统一: 强调了核心设计思想(如分治、动态规划、贪婪选择)在不同问题间的普适性。 针对性强的习题集: 每章末尾提供难度适中的练习题,帮助读者巩固理论,提升实际建模和分析能力。 目标读者: 本书适合已掌握基础数据结构与算法的计算机科学专业高年级本科生、研究生,以及需要掌握前沿算法技术以应对复杂系统设计挑战的软件开发工程师和算法研究人员。阅读本书需要扎实的离散数学和线性代数基础。 ---

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目录信息

读后感

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用户评价

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这是一本我反复翻阅,并且每次都能从中获得新启发的图书。作者在《数值计算方法-第二版》中,将复杂的数值算法以一种令人惊叹的清晰度和逻辑性呈现出来。我个人对书中关于“定性分析”的章节印象尤为深刻,它不仅仅是给出算法,更重要的是分析算法的收敛性、稳定性和精度,并探讨在何种情况下算法会出现失效。例如,在讨论矩阵求逆的数值稳定性时,书中详细分析了LU分解、Cholesky分解等方法的数值特性,并强调了条件数对计算精度的影响。这让我深刻认识到,理解算法的“为何”和“何时”与理解算法的“如何”同等重要。我尤其欣赏书中对“边界值问题”和“初值问题”的求解方法的区分与阐述。对于常微分方程的初值问题,除了经典的欧拉法和改进欧拉法,书中还详细介绍了Runge-Kutta方法,特别是四阶Runge-Kutta法,并对其精度和稳定性进行了深入讨论。对于边界值问题,书中对打靶法和有限差分法的介绍,以及对这些方法适用范围的分析,都极具指导意义。这本书不仅仅是一本学习数值方法的教材,更是一本培养科学思维和解决问题能力的宝典。它让我懂得,在面对复杂的科学计算问题时,需要具备系统性思维,理解不同方法的优势和劣势,并根据具体情况进行灵活选择。

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在阅读《数值计算方法-第二版》的过程中,我不断地被作者的洞察力和严谨的教学风格所打动。这本书不仅仅是关于“如何计算”,更是关于“如何思考计算”。书中对“函数逼近”的讨论,从多项式插值到有理函数逼近,再到傅里叶级数逼近,作者都深入浅出地分析了各种方法的优缺点和适用范围。我尤其喜欢对“最佳平方逼近”的讲解,它引入了正交多项式,如勒让德多项式和切比雪夫多项式,并详细阐述了如何利用它们来构建最优的逼近函数。这对于我进行数据拟合和信号处理工作非常有启发。书中对“数值微分”的介绍,从向前差分、向后差分到中心差分,作者都细致地分析了它们的误差项,并提出了如何通过提高插值节点的数量来减小误差。这让我对导数计算的精度有了更清晰的认识。我尤其欣赏书中对“特殊函数”的数值计算方法的讨论,例如Bessel函数、Gamma函数等,这些在许多科学领域都有广泛应用。这本书让我意识到,数值计算并非是独立于数学理论的孤立技术,而是数学理论在计算领域的生动体现。它教会我,理解数学原理是掌握和运用数值方法的关键。

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作为一名业余爱好者,我一直渴望找到一本既能满足我的求知欲,又能让我切实感受到数值计算魅力的图书。而《数值计算方法-第二版》恰恰满足了我的需求。它以一种非常友好的方式,向我展示了数学的实用性。书中对“插值与逼近”部分的讲解,我反复看了好几遍。从简单的线性插值到高阶多项式插值,再到样条插值,作者都循序渐进地介绍了其数学原理和计算方法。特别是对样条插值的阐述,让我看到了如何通过分段函数来克服高阶多项式插值可能出现的“龙格震荡”现象,这让我对数据的平滑处理有了更深刻的认识。在“数值积分”方面,书中对牛顿-科特斯公式的介绍,以及对复化梯形公式和复化辛普森公式的讲解,让我能够理解如何提高数值积分的精度。作者还用了一些简单的例子,说明了这些公式在实际测量和估算面积时的应用。这本书的语言风格很朴实,没有太多华丽的辞藻,但每一个概念的阐述都非常到位。我尤其喜欢书中给出的算法流程图,它们清晰地展示了算法的执行步骤,让我更容易将其转化为自己的理解。我一直在尝试将书中的一些简单算法用Python实现,并用一些简单的函数进行测试,每次看到代码运行出接近理论值的结果时,都充满了成就感。

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在我看来,《数值计算方法-第二版》并非仅仅是一本枯燥的算法手册,它更像是一部关于如何“与不确定性共舞”的艺术指南。书中对于各种数值方法的介绍,不仅仅是罗列公式和步骤,而是深入探讨了算法背后的思想精髓。例如,在求解非线性方程组的部分,作者详细阐述了Newton-Raphson方法为何能实现二次收敛,同时也警示了其对初始值的敏感性,并引入了拟牛顿法作为一种更加鲁棒的替代方案。这让我深刻体会到,数值计算并非是寻找唯一的“真理”,而是在各种约束条件下,寻找最接近真理的“最佳近似”。书中对傅里叶变换在数值计算中的应用,特别是FFT算法的讲解,让我看到了数学工具如何被巧妙地转化为高效的计算手段。我对书中关于“最优化”章节的讲解尤为着迷,它不仅介绍了梯度下降、共轭梯度等经典方法,还探讨了牛顿法等二阶优化方法的原理。这对于我正在进行的数据分析和模型训练工作,提供了宝贵的理论指导和实践参考。我常常在思考,如何在实际问题中权衡计算精度、计算效率和算法的稳定性,这本书提供的多维度视角,让我受益匪浅。它教会我,优秀的设计不仅仅是功能的实现,更是对底层数学原理的深刻洞察和巧妙运用。

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作为一名已经接触数值计算一段时间的研究生,我一直寻求一本能够深化理解、拓展视野的经典之作。当我拿到《数值计算方法-第二版》时,我立刻被其严谨的学术风格和深厚的理论功底所折服。书中对每一个算法的数学原理都进行了深入的剖析,例如在讨论牛顿法的收敛性时,作者不仅给出了详细的证明过程,还深入分析了不同初始条件和函数性质对收敛速度的影响,这对于我们理解算法的鲁棒性和局限性至关重要。我特别喜欢书中在介绍迭代法时,对各种加速技术的探讨,如雅可比迭代、高斯-赛德尔迭代以及超松弛迭代(SOR)等,并详细阐述了它们在不同问题中的适用性和效率对比。此外,书中关于矩阵特征值与特征向量计算的部分,对QR分解法、幂法等经典算法的讲解细致入微,涉及了算法的步骤、收敛条件以及在实际应用中的注意事项,这对于我正在进行的相关研究项目非常有启发。我一直在思考如何更有效地处理大规模线性方程组,这本书提供的多网格法和预条件共轭梯度法等高级技术,无疑为我打开了新的思路。这本书的价值不仅仅在于提供现成的算法,更在于它教会我们如何思考问题、如何分析算法的优劣,以及如何根据实际情况选择最合适的数值方法。

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《数值计算方法-第二版》是一本我近年来读过的最有价值的技术书籍之一。它的内容深度和广度都相当令人印象深刻,并且在概念的阐述上做到了精益求精。在“矩阵运算”这一章节,作者对各种矩阵分解方法的讲解,包括LU分解、Cholesky分解、QR分解等,都给出了详尽的数学推导和数值稳定性分析。我特别欣赏书中对“条件数”的讨论,它深刻揭示了病态矩阵对数值计算结果的潜在影响,这对我处理实际工程问题中的不确定性非常有帮助。书中对“线性方程组的迭代解法”,如Jacobi法、Gauss-Seidel法以及SOR法,不仅仅是介绍算法本身,更深入地探讨了它们的收敛性判据和加速技巧。这使得我能够根据问题的特点,选择最合适的迭代方法,从而在保证精度的同时,提高计算效率。此外,书中关于“特征值与特征向量”的计算,对幂法、反幂法、QR算法等经典方法的介绍,都附带了对算法收敛性的分析以及在实际应用中的注意事项。这对于我进行科学研究中对系统动力学分析至关重要。这本书的数学严谨性与计算实用性的完美结合,让我能够真正理解数值计算背后的原理,而不是仅仅停留在“黑箱”操作的层面。

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说实话,我一开始选择《数值计算方法-第二版》是因为它在课程推荐列表里,但读着读着,我发现这本书的魅力远超我的预期。它的语言风格非常平实,没有太多晦涩难懂的专业术语,即使是第一次接触数值计算的人,也能够比较容易地理解。作者在讲解每个算法时,都会先从一个直观的例子入手,比如求解一元二次方程,然后引出二分法、试值法等,让我们很容易地理解算法的核心思想。我尤其喜欢书里对误差分析的讲解,它清楚地告诉我们,在数值计算中,误差是不可避免的,但我们可以通过各种方法来控制和减小误差。关于多项式插值,书中详细介绍了牛顿插值、拉格朗日插值,还特别强调了龙格现象,以及样条插值如何克服这个问题,这让我对插值技术的理解更加深刻。在数值积分方面,辛普森法则、梯形法则这些基础方法讲得很透彻,让我能够理解它们背后的数学原理。这本书还有一个很大的优点是,它给出了很多练习题,而且难度适中,让我能够在学完理论知识后,通过动手实践来巩固和加深理解。我感觉这本书就像一个很好的向导,带领我一步一步地走进数值计算的殿堂,而不是直接把我扔进深水区。

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《数值计算方法-第二版》是一本能够深刻影响我学习和研究思路的著作。它不仅仅是一本传授计算技巧的工具书,更是一本培养严谨思维和创新精神的教科书。书中对“偏微分方程的数值解法”的介绍,虽然篇幅有限,但足以让我领略到有限差分法、有限元法等方法的强大威力。作者对“网格划分”和“离散化”的讨论,让我理解了如何将连续的物理问题转化为离散的代数问题。我特别对“有限差分法”的讲解印象深刻,它通过将导数用差分近似来求解偏微分方程,这种思想的简洁和有效令我赞叹。书中还简单提及了“有限元法”的基本思想,即如何利用基函数来逼近方程的解,这为我后续深入学习有限元方法打下了基础。在“蒙特卡洛方法”方面,作者通过随机抽样来估计数学量,例如利用随机投点法计算圆周率,这种思想的巧妙和应用的广泛性让我大开眼界。这本书让我明白,数值计算不仅仅是数学的延伸,更是连接理论与实践的重要桥梁。它鼓励我跳出固有的思维模式,去探索新的计算方法和解决问题的思路。我深信,这本书将继续作为我学术道路上的重要参考,陪伴我应对未来的挑战。

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初次翻开这本《数值计算方法-第二版》,我怀着对数字世界的好奇和对精确解的渴望。作为一名刚刚接触数值分析领域的学生,我被书中条理清晰的章节安排所吸引,从最基础的误差分析到复杂的插值逼近、数值积分与微分,再到求解非线性方程组、常微分方程等等,每一个主题都好像为我打开了一扇通往深邃数学世界的大门。书中的概念引入循序渐进,概念的解释也力求深入浅出,即使是相对抽象的理论,作者也巧妙地通过生动的例子和图示来帮助我们理解。我尤其欣赏的是,书中不仅仅停留在理论层面,而是花费了大量的篇幅来讲解各种算法的具体实现细节,从算法的推导过程到代码的编写思路,都给予了详尽的指导。这对于我这种动手能力比较强的读者来说,无疑是极大的福音。我迫不及待地想跟着书中的步骤,将这些算法用Python或MATLAB实现一遍,亲身体验数值方法的神奇之处,感受代码运行带来的精确结果。我期待着通过这本书的学习,能够真正掌握求解各种科学计算问题的利器,为我未来的学术研究和工程实践打下坚实的基础。我相信,这本书不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的良师益友,将陪伴我在数值计算的道路上不断前行。

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我一直认为,一本优秀的数学书籍应该能够激发读者的好奇心,并引导他们去探索更深层次的知识。《数值计算方法-第二版》无疑做到了这一点。我从这本书中学习到了许多关于“非线性方程组求解”的精妙之处。从最初的二分法、牛顿法,到弦截法、不动点迭代法,作者都详细阐述了它们的原理、收敛条件以及在实际应用中的局限性。我尤其对“多变量牛顿法”的讲解印象深刻,它将单变量的牛顿法推广到多维空间,并通过矩阵运算实现了高效的求解,这让我看到了数学的普适性和延展性。在“最小二乘法”章节,作者不仅介绍了线性最小二乘法,还探讨了非线性最小二乘法的求解思路,这对我理解和处理实际中的拟合问题提供了极大的帮助。书中对“优化方法”的讲解,特别是对梯度下降算法的详细分析,让我理解了如何通过迭代的方式来寻找函数的最小值。作者还提到了带动量的梯度下降以及Adam优化器等现代优化技术,虽然篇幅不多,但已经足够引起我对这些更高级方法的兴趣。这本书就像一座知识的宝库,每一次翻阅都能发现新的闪光点,让我对数值计算领域充满了敬畏和探索的欲望。

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